苄基氯聚合物固载离子液体对CO2环加成反应的催化性能

摘要

合成环状碳酸酯是化学固定CO2的有效途径之一，近年来探究催化这一类化学反应的催化剂得到了广泛的关注。
　　本文通过纳米α-Fe2O3为催化剂催化苄基氯的自聚合反应，合成了新型聚合物即苄基氯聚合物（Benzyl Chloride Polymer,BCP）。应用FT-IR、1H-NMR、EA、GPC等方法对其进行表征，确定了它的组成及结构，同时对该聚合反应机理进行了推测。通过共价键合将N-甲基咪唑固载于聚合物（BCP）载体上，形成咪唑氯化物固载离子液体（BCP-IMCl），以及通过离子交换形成BCP-IMBr、BCP-IMBF4等，并用FT-IR、1H-NMR等方法进行表征，确定其组成与结构。将这些固载化离子液体型催化剂应用于催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的环加成反应，评价了固载离子液体对该反应的催化性能，结果表明BCP-IMBr表现了优良的性能。并且获得了最佳反应条件，即催化剂(BCP-IMBr)用量为0.3g，反应温度140℃，反应时间5h，CO2的初始压力为2.0MPa。在此最佳工艺条件下，我们得出环氧丙烷的转化率为71.4％，TON为37.0mol/molIL。并且催化剂可重复利用五次，而没发现活性的降低，循环利用性能良好。
　　此外，将固载离子液体(BCP-IMBr)应用于二氧化碳与其他环氧化合物的环加成反应上。当CO2与环氧氯丙烷反应，发现了当催化剂的用量为0.3g，反应温度为130℃，反应时间为4h，CO2的初始压力为2.0MPa时是该反应的最佳反应条件。在此最佳工艺条件下，最终得出环氧氯丙烷的转化率为80.1%。在催化剂（BCP-IMBr）为0.3g，反应温度140℃，反应时间5h，CO2的初始压力为2.0MPa的反应条件下，我们将 CO2分别与环氧乙烷、苯基环氧乙烷、1,2-环氧环己烷反应，最终得出当反应底物为环氧乙烷时，反应物转化率较高，达到82.1%；底物为苯基环氧乙烷时，反应物的转化率为67.8%；当底物为1,2-环氧环己烷时，反应时间为12h，反应物的转化率较低，仅为36.3%。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 离子液体催化剂

1.3 离子液体固载化催化剂

1.4 本课题研究的设想和研究内容

第2章 苄基氯聚合物固载离子液体的制备

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4 聚合反应机理推测

2.5 本章小结

第3章 固载离子液体催化CO2与环氧丙烷的反应

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 固载离子液体催化CO2与环氧氯丙烷的反应

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4 BCP-IMBr对不同环氧化合物的催化性能

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

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